【導讀】對dui於yu工gong廠chang的de運yun維wei管guan理li者zhe而er言yan，確que保bao所suo有you產chan線xian的de高gao效xiao穩wen定ding長chang久jiu運yun行xing是shi其qi核he心xin目mu標biao。既ji要yao安an排pai好hao不bu同tong產chan線xian之zhi間jian的de流liu水shui順shun序xu
，合he理li規gui劃hua物wu料liao流liu轉zhuan路lu徑jing，又you要yao盡jin可ke能neng增zeng加jia每mei一yi台tai工gong業ye設she備bei的de工gong作zuo時shi間jian
，達da到dao更geng高gao負fu荷he的de運yun轉zhuan。但dan這zhe絕jue非fei易yi事shi，每mei一yi台tai工gong業ye設she備bei，哪na怕pa是shi同tong樣yang的de批pi次ci購gou買mai
，在zai同tong樣yang的de時shi間jian點dian投tou入ru使shi用yong，承cheng載zai著zhe完wan全quan相xiang同tong的de工gong作zuo負fu荷he
，其qi各ge自zi的de損sun耗hao程cheng度du和he故gu障zhang出chu現xian頻pin率lv也ye不bu盡jin相xiang同tong，無wu法fa做zuo到dao統tong一yi管guan理li。

對dui於yu工gong廠chang的de運yun維wei管guan理li者zhe而er言yan，確que保bao所suo有you產chan線xian的de高gao效xiao穩wen定ding長chang久jiu運yun行xing是shi其qi核he心xin目mu標biao。既ji要yao安an排pai好hao不bu同tong產chan線xian之zhi間jian的de流liu水shui順shun序xu
，合he理li規gui劃hua物wu料liao流liu轉zhuan路lu徑jing，又you要yao盡jin可ke能neng增zeng加jia每mei一yi台tai工gong業ye設she備bei的de工gong作zuo時shi間jian
，達da到dao更geng高gao負fu荷he的de運yun轉zhuan。但dan這zhe絕jue非fei易yi事shi，每mei一yi台tai工gong業ye設she備bei
，哪na怕pa是shi同tong樣yang的de批pi次ci購gou買mai


，在zai同tong樣yang的de時shi間jian點dian投tou入ru使shi用yong
，承cheng載zai著zhe完wan全quan相xiang同tong的de工gong作zuo負fu荷he，其qi各ge自zi的de損sun耗hao程cheng度du和he故gu障zhang出chu現xian頻pin率lv也ye不bu盡jin相xiang同tong，無wu法fa做zuo到dao統tong一yi管guan理li。

而工廠一旦出現意外停工一次，就會造成巨大的經濟損失。來自西門子的一份報告顯示，《財富》全球500強中製造和工業企業每年因計劃外停機而損失的時間總計達330萬小時。據計算因停機而造成的財務成本高達8,640億美元，相當於其年收入的8%。

圖1：由於意外停機造成的損失（圖源：西門子）

為wei了le避bi免mian意yi外wai停ting機ji造zao成cheng的de巨ju大da經jing濟ji損sun失shi
，就jiu要yao在zai設she備bei發fa生sheng故gu障zhang之zhi前qian提ti前qian完wan成cheng維wei護hu工gong作zuo。而er依yi據ju某mou一yi類lei型xing號hao設she備bei劃hua定ding的de一yi個ge統tong一yi的de維wei護hu時shi間jian安an排pai
，落luo實shi到dao每mei一yi台tai設she備bei必bi然ran存cun在zai一yi定ding的de冗rong餘yu量liang。隻zhi是shi進jin行xing這zhe樣yang的de計ji劃hua維wei護hu，一yi方fang麵mian會hui增zeng加jia由you於yu維wei護hu帶dai來lai的de計ji劃hua停ting機ji時shi間jian；另一方麵，又會增加運維人員的工作負擔。更關鍵的是，這種計劃之內的過度維護工作，無法預測到不在維護之內的突發狀況。

理(li)想(xiang)的(de)情(qing)況(kuang)是(shi)能(neng)夠(gou)針(zhen)對(dui)每(mei)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)的(de)具(ju)體(ti)狀(zhuang)況(kuang)
，在(zai)其(qi)即(ji)將(jiang)發(fa)生(sheng)重(zhong)大(da)故(gu)障(zhang)之(zhi)前(qian)進(jin)行(xing)維(wei)修(xiu)，甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)掉(diao)一(yi)些(xie)並(bing)未(wei)影(ying)響(xiang)到(dao)實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)的(de)微(wei)小(xiao)故(gu)障(zhang)，持(chi)續(xu)觀(guan)察(cha)其(qi)故(gu)障(zhang)的(de)發(fa)展(zhan)進(jin)程(cheng)，合(he)理(li)安(an)排(pai)後(hou)續(xu)維(wei)修(xiu)時(shi)間(jian)。由(you)此(ci)便(bian)可(ke)把(ba)過(guo)度(du)維(wei)護(hu)中(zhong)的(de)“冗餘量”盡量減少，從而實現每一台設備的更長工作時間，這便是工廠預測性維護的由來。

圖2：不同維護方式對比（圖源：Microsoft）

工廠預測性維護如何做到精準預測？

當我們提到工廠預測性維護的時候，可以是一個很大的概念，涉及到整個工廠的多條產線，上百台設備的實時監測和維護管理係統；也ye可ke以yi是shi一yi個ge稍shao小xiao的de應ying用yong，例li如ru具ju體ti到dao電dian機ji的de預yu測ce性xing維wei護hu解jie決jue方fang案an。但dan不bu論lun是shi大da規gui模mo的de工gong廠chang預yu測ce性xing維wei護hu係xi統tong，還hai是shi單dan一yi的de設she備bei預yu測ce性xing維wei護hu方fang案an
，工gong廠chang預yu測ce性xing維wei護hu的de實shi現xian，本ben質zhi上shang是shi一yi種zhong基ji於yu數shu據ju的de智zhi能neng決jue策ce過guo程cheng。它ta不bu僅jin僅jin依yi賴lai於yu數shu據ju采cai集ji的de精jing度du和he算suan法fa模mo型xing的de高gao效xiao性xing，還hai涉she及ji到dao整zheng個ge數shu據ju生sheng態tai係xi統tong的de建jian設she和he優you化hua，包bao括kuo數shu據ju的de傳chuan輸shu、存儲、處理和應用。

圖3：預測性維護流程（圖源：SAP）

提高數據采集精度

在現代預測性維護係統中
，通過部署多種傳感器，如振動傳感器、溫度傳感器、電dian流liu和he電dian壓ya傳chuan感gan器qi
，可ke以yi實shi時shi監jian控kong設she備bei的de運yun行xing狀zhuang態tai。這zhe些xie傳chuan感gan器qi能neng夠gou捕bu捉zhuo到dao設she備bei的de細xi微wei變bian化hua
，例li如ru由you軸zhou承cheng磨mo損sun或huo電dian機ji故gu障zhang引yin起qi的de振zhen動dong頻pin率lv改gai變bian。

而er要yao注zhu意yi的de是shi，數shu據ju采cai集ji的de精jing度du不bu僅jin僅jin和he傳chuan感gan器qi本ben身shen的de參can數shu相xiang關guan。選xuan擇ze符fu合he特te定ding監jian測ce需xu求qiu和he工gong業ye環huan境jing的de高gao精jing度du傳chuan感gan器qi隻zhi是shi第di一yi步bu
，而er後hou還hai有you信xin號hao處chu理li
、校準等一係列具有挑戰性的電路設計工作。

模擬信號在傳輸過程中容易受到噪聲和幹擾的影響。使用高質量的信號處理芯片（如放大器和ADC轉換器）可以確保信號的準確性和穩定性。這些組件負責將傳感器捕獲的模擬信號轉換為數字信號
，同時使失真和噪聲更小。

為保證數據的準確性，對傳感器進行定期校準是必要的。此外，考慮環境因素對傳感器性能的影響（如溫度變化）並進行相應的補償，也是確保數據精度的關鍵。

此外
，整個數據采集係統的設計應該考慮到信號的完整性和抗幹擾能力

，這包括傳感器布線、電源管理以及信號的隔離和過濾。

通過這些方法，可以確保從傳感器到數據處理係統的每個環節都保持高水平的精度和可靠性，從而為預測性維護提供準確的數據基礎。

圖4：工廠PdM係統（圖源：predicta4）

高效的算法模型

數(shu)據(ju)本(ben)身(shen)並(bing)不(bu)能(neng)提(ti)供(gong)洞(dong)見(jian)，關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)如(ru)何(he)處(chu)理(li)和(he)分(fen)析(xi)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)。在(zai)獲(huo)取(qu)到(dao)了(le)精(jing)準(zhun)的(de)物(wu)理(li)信(xin)息(xi)之(zhi)後(hou)，機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)和(he)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)發(fa)揮(hui)著(zhe)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。通(tong)過(guo)訓(xun)練(lian)算(suan)法(fa)模(mo)型(xing)識(shi)別(bie)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)與(yu)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態(tai)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)異(yi)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)故(gu)障(zhang)的(de)早(zao)期(qi)檢(jian)測(ce)。例(li)如(ru)，通(tong)過(guo)對(dui)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)學(xue)習(xi)，算(suan)法(fa)可(ke)以(yi)識(shi)別(bie)特(te)定(ding)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)振(zhen)動(dong)模(mo)式(shi)

，並(bing)將(jiang)其(qi)與(yu)異(yi)常(chang)模(mo)式(shi)區(qu)分(fen)開(kai)來(lai)。

預測算法的精準度

，也可以通過多種途徑來提高。

01 定製模型

一(yi)方(fang)麵(mian)，可(ke)以(yi)為(wei)特(te)定(ding)類(lei)型(xing)的(de)設(she)備(bei)或(huo)特(te)定(ding)的(de)故(gu)障(zhang)模(mo)式(shi)定(ding)製(zhi)開(kai)發(fa)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)模(mo)型(xing)
，以(yi)提(ti)高(gao)故(gu)障(zhang)預(yu)測(ce)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。這(zhe)包(bao)括(kuo)使(shi)用(yong)監(jian)督(du)學(xue)習(xi)和(he)非(fei)監(jian)督(du)學(xue)習(xi)算(suan)法(fa)對(dui)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)訓(xun)練(lian)，從(cong)而(er)精(jing)確(que)識(shi)別(bie)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)和(he)異(yi)常(chang)行(xing)為(wei)模(mo)式(shi)。

02 集成數據

另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)
，將(jiang)來(lai)自(zi)不(bu)同(tong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)數(shu)據(ju)集(ji)成(cheng)到(dao)一(yi)個(ge)統(tong)一(yi)的(de)分(fen)析(xi)框(kuang)架(jia)中(zhong)，通(tong)過(guo)數(shu)據(ju)融(rong)合(he)獲(huo)得(de)設(she)備(bei)狀(zhuang)態(tai)的(de)更(geng)全(quan)麵(mian)視(shi)圖(tu)。同(tong)時(shi)使(shi)用(yong)基(ji)於(yu)物(wu)理(li)模(mo)型(xing)的(de)方(fang)法(fa)和(he)數(shu)據(ju)驅(qu)動(dong)的(de)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)模(mo)型(xing)，通(tong)過(guo)多(duo)模(mo)型(xing)集(ji)成(cheng)獲(huo)得(de)更(geng)全(quan)麵(mian)的(de)故(gu)障(zhang)預(yu)測(ce)。再(zai)者(zhe)，建(jian)立(li)一(yi)個(ge)反(fan)饋(kui)機(ji)製(zhi)，以(yi)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)維(wei)護(hu)結(jie)果(guo)和(he)設(she)備(bei)性(xing)能(neng)數(shu)據(ju)不(bu)斷(duan)調(tiao)整(zheng)和(he)優(you)化(hua)預(yu)測(ce)模(mo)型(xing)。這(zhe)涉(she)及(ji)到(dao)定(ding)期(qi)重(zhong)新(xin)訓(xun)練(lian)模(mo)型(xing)，以(yi)適(shi)應(ying)新(xin)的(de)操(cao)作(zuo)條(tiao)件(jian)和(he)設(she)備(bei)磨(mo)損(sun)模(mo)式(shi)。

通過以上技術方法，可以顯著提高預測性維護的準確性，從而更有效地預防設備故障和減少停機時間。

可靠的連接實現工廠預測性維護係統的基石

上shang文wen探tan討tao了le如ru何he提ti高gao預yu測ce性xing維wei護hu的de準zhun確que性xing
，而er這zhe種zhong準zhun確que性xing的de基ji礎chu是shi可ke靠kao的de連lian接jie。連lian接jie器qi看kan似si毫hao不bu起qi眼yan，但dan在zai任ren何he一yi個ge工gong業ye係xi統tong中zhong都dou不bu可ke忽hu視shi。在zai保bao持chi係xi統tong運yun行xing穩wen定ding性xing、quebaoxinhaochuanshudekekaoxingyijifangbianweihuheguzhangpaichufangmian，lianjieqiqizheguanjianzuoyong。suirantamenbuzhijiecanyushujufenxihuoyucesuanfa，dantamendecunzaiduiyuquebaozhenggeyucexingweihuxitongzhengchangyunxingshibibukeshaode。

在zai傳chuan感gan器qi和he數shu據ju采cai集ji硬ying件jian之zhi間jian必bi須xu要yao有you穩wen定ding可ke靠kao的de連lian接jie，這zhe樣yang才cai能neng確que保bao傳chuan感gan器qi收shou集ji到dao的de模mo擬ni信xin號hao能neng夠gou穩wen定ding傳chuan輸shu到dao數shu據ju采cai集ji係xi統tong中zhong。而er在zai各ge種zhong工gong業ye控kong製zhi係xi統tong和he計ji算suan設she備bei之zhi間jian，如ruPLC、HMI和服務器等
，也需要工業級的連接器來保證數據和控製指令的流通。此外，預測性維護係統中的傳感器
、控製器和其他一切電子設備的供電，都離不開穩定的電源連接。

圖5：工業應用的各類連接器（圖源：Samtec）

SEARAY™ SEAM係列是Samtec推出的一款適用於工業場景的高速連接器，提供高達56Gbps的PAM4性能。這款器件在7mm至17.5mm的堆疊高度範圍內，可提供多達500個單端I/O，滿足高性能和惡劣環境下電子產品的第3類驗收標準（IPC J-STD-001F/IPC-A-610F）。

特別值得一提的是，該器件采用了Samtec獨有的Edge Rate™觸點設計，這一技術專為高速和高頻應用的連接器優化性能和耐久性。Edge Rate™技術降低了插拔摩擦力，延長了器件的使用壽命
；同tong時shi，它ta還hai減jian少shao了le信xin號hao損sun失shi和he串chuan擾rao，從cong而er顯xian著zhu改gai善shan了le信xin號hao完wan整zheng性xing，這zhe對dui於yu保bao證zheng高gao速su信xin號hao傳chuan輸shu的de質zhi量liang至zhi關guan重zhong要yao。有you興xing趣qu了le解jie更geng多duo信xin息xi的de用yong戶hu可ke以yi在zai貿mao澤ze電dian子zi官guan網wang搜sou索suo產chan品pin編bian號hao‘SEAM-40-03.5-S-10-2-A-K-TR’。

圖6：Samtec SEARAY™ SEAM係列連接器（圖源：Samtec）

另一個給大家推薦的連接器是Samtec的T1M 1mm離散電線端子板。該端子采用磷青銅觸點材料和液晶聚合物(LCP)外殼材料製成

，額定電流為3.3A，額定電壓為250V，工作溫度範圍為-40°C至+125°C，可以在嚴苛的工業環境中提供穩定的連接。感興趣的用戶可以前往貿澤電子官網搜索“T1M-05-F-SH-L-K”，獲取更多產品信息。

圖7：Samtec T1M離散電線端子板（圖源：貿澤電子）

預測性維護市場，挑戰和機遇並存

根據MarketResearchFuture的一份報告，預測性維護（PdM）市場規模預計將從2022年的218.3億美元增長至2030年的1113億美元
，複合年增長率（CAGR）為26.20%。市場增長的主要驅動力是降低維護成本的不斷增長需求以及實時流分析技術的廣泛應用。

圖8：PdM市場規模（圖源：WOIN）

然而

，對於許多工廠來說，部署一個高效的預測性維護係統仍然是一個充滿挑戰的任務。這一係統的建立需要投資昂貴的傳感器

、數shu據ju存cun儲chu和he分fen析xi工gong具ju。此ci外wai，將jiang預yu測ce性xing維wei護hu集ji成cheng到dao現xian有you維wei護hu流liu程cheng中zhong可ke能neng需xu要yao進jin行xing重zhong大da的de組zu織zhi變bian革ge。這zhe意yi味wei著zhe員yuan工gong需xu要yao接jie受shou新xin技ji術shu的de培pei訓xun，同tong時shi管guan理li層ceng也ye需xu要yao理li解jie並bing支zhi持chi這zhe種zhong新xin方fang法fa。

但(dan)對(dui)於(yu)工(gong)廠(chang)管(guan)理(li)者(zhe)而(er)言(yan)，這(zhe)場(chang)投(tou)入(ru)是(shi)值(zhi)得(de)的(de)，因(yin)為(wei)隻(zhi)有(you)預(yu)測(ce)性(xing)維(wei)護(hu)才(cai)是(shi)未(wei)來(lai)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)所(suo)必(bi)備(bei)的(de)維(wei)護(hu)策(ce)略(lve)，這(zhe)種(zhong)策(ce)略(lve)也(ye)將(jiang)支(zhi)撐(cheng)現(xian)代(dai)工(gong)業(ye)企(qi)業(ye)持(chi)續(xu)提(ti)高(gao)其(qi)運(yun)營(ying)效(xiao)率(lv)和(he)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)力(li)。

（來源：Mouser Electronics ）

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片

、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

對於采用雙向自動檢測IC TXB0104在電平轉換端口傳輸中組態的分析

電池儲能係統需要克服的三大設計挑戰

第八屆廣東水展邀請函

以太網和工業應用中防範浪湧事件的理想方法

淺談電動汽車應用中熱管理設計